转载孙吴发现彗星陨石.学习陨石知识

苏斌

[ 作者：耿开元 | 转贴自：本站原创 | 点击数：168 | 更新时间：2009-12-1 | 文章录入：imste   2009年 第 14 期 ]

(国家消防装备质量监督检验中心 第四检测部，上海 201100)?? 摘 要：文章介绍了在黑龙江省孙吴县境内一处陨石坠落 区收集到的一批标本的观察研究，从其特殊的内部物质结构分析判断认为是彗星陨石，并阐 述了孙吴陨石鉴定的依据。? 关键词：孙吴；标本特征；彗星陨石??   20世纪90年代初，地质爱好者在黑龙江省孙吴县境内发现一处有规律的怪石散落区，最终判 断为是陨石坠落区，并在多年着意收寻采集后获得一批标本。笔者因此收购到数百块大小不 一的实物标本，大者重达13.4kg，小者仅10g左右。发现地位于黑龙江省孙吴县境内的小兴 安岭北段。连绵起伏的山丘平均海拔高度约260m，山丘地表为1m左右的腐殖质黑土层，下面 为原始黄黏土层。地表无岩石裸露，小石子也不多见。山丘生长有杨树、桦树、柞树等乔木 树种，夹杂灌木丛，植被茂盛。从现场采集到的标本来判断，应该是一颗较大的陨石母体在 穿越大气层时受高温高压作用爆炸解体而产生的一场陨石雨。陨石雨溅落区东西长约20km， 南北宽约5km，跨越4个山丘，面积约为100km2。陨石雨呈由西向东方向运动溅落，西部 地区多发现小块标本，而东部地区则多呈现大块标本。在这片区域以外再无标本发现。标本 与所在的地貌环境呈明显不协调性。? 1 陨石标本的特征? 孙吴县采集到的标本，有一部分处于山丘低凹潮湿处，风化较严重，原始外观特征已不明显 ；另一部分落于高岗干燥处，外观原貌保存完好，陨石特征一目了然。? 1.1 熔壳? 标本表面呈现一层灰黑色或深褐色的熔壳，呈釉质光泽，厚度约1mm左右。断面观察，熔壳 层鲜明。这是陨石在高速穿越大气层时由于剧烈摩擦而产生数千度的高温，使其表面在融凝 过程中形成的烧蚀层。? 1.2 气印? 标本熔壳上或多或少呈现出一些大小不一，形态各异的凹坑。这是陨石在陨落过程中与高温 强气流相互作用的结果。这些熔蚀冲击后留下的凹坑称为气印。熔壳上发育成各种形态的气 印也是鉴定陨石的依据。? 1.3 流线纹? 在标本熔壳上常能看到朝着同一方向的长短、粗细不一的道道划痕，这与气印的生成原理一 样，是高温气流在熔壳的融凝过程中留下其高速运动时的物质流动痕迹，称为流线纹。流线 纹同样是陨石鉴定的重要依据。 以上3项特征是目前科学界从外观形态上鉴定陨石的依据。笔者在观察，研究手标本的过程 中又发现了陨石的2项特征。? 1.4 头部特征? 所谓头部是指陨石在坠落时最先撞击入地的部位。撞击点的地面物质会随着陨石的高速撞入 而在瞬间被嵌进陨石滚烫火热的撞击面中，待陨石冷却后，部分嵌入物已牢牢黏附于熔壳之 上，与陨石混为一体。由于陨石前端已撞开空间并形成陨石坑，所以陨石的后段未遇到阻力 而少有地面附着物，特别是末端，熔壳凝固原貌保存完好。因此从陨落的部位来判断，有地 面附着物的撞击面为头部，对应的另一端为尾部。一块完整的陨石(风化陨石除外)，无论 大小，均有头部特征，只是明显程度不同而已。? 1.5 气味? 陨石若遇到水浸或受潮后，在干燥的过程中会散发出一股刺鼻的焦煳气味，越新鲜的陨石这 种气味就越浓烈。这种现象应是陨石中的FeS(陨硫铁)经熔融后散发出的气味。? 总之，从外观形态上来看，孙吴采集标本所显示出的这些特征，是地球上的岩石矿物所不具 备也无法具备的，是典型的陨石外观特征。因此，孙吴标本是陨石当无疑问。? 2 孙吴陨石的特殊性? 陨石一般可分为3大类：石陨石(金属Fe—Ni含量≤30%，其余的主要为硅酸盐)、铁陨石( 金属Fe—Ni含量≥95%)和石铁陨石(金属Fe—Ni含量30%～65%，其余的主要为硅酸盐)，石陨 石中又分为球粒陨石和无球粒陨石［1］。如果以有无球粒为标准，陨石又可划分为 球粒陨石质陨石和非球粒陨石质陨石两大类，两者下面又细分若干陨石族、陨石群［2 ］。陨石专家认为陨石是太阳星云盘小行星区物质演化的产物［1］。对于已划分 的陨石类型，无论是陨石族、陨石群乃至陨石亚群，它们都有一个共同点，这就是其陨石母 体均来源于小行星带或行星，它们的物质结构均秉承了原行星体物质结构的特征，具有稳定 的同一性。不同类型陨石之间的矿物～岩石学特征、化学组成及结构模式成因不同，区别显 著。? 已知孙吴陨石是陨石雨的产物，收集到的标本均来自同一陨石母体。但是，孙吴陨石带给我 们的却是一个全新的概念，它的内部物质结构完全有悖于目前已知的陨石常理。? 2.1 结构复杂? 从收集到的标本来分类，孙吴陨石大致有7种结构类型。? 2.1.1 A类：显晶质，深灰色富金属细粒结构(颗粒直径2mm～0.2mm)，有些标本颗粒间存在 基质，偶有厘米级卵石状球粒出现，密度较高。该型标本数量较少。? 2.1.2 B类：显晶质，黄褐色细粒结构(颗粒直径2mm～0.2mm)，有些标本颗粒间存在基质， 偶有厘米级卵石状球粒出现，密度偏低。该型标本数量较少。? 2.1.3 C类：金属含量≥95%的团块结构以及金属含量≥60%的金属矿物结构。金属团块抛光 面呈淡灰色或深灰色，金属矿物团块则呈灰褐或淡褐色，密度高但质量＜Fe。该型标本数量 少。? 2.1.4 D类：黄褐色微粒－等粒粉尘状结构，颗粒直径＜0.2mm，密度低。该型标本数量少 。? 2.1.5 E类：黄褐色微粒－等粒粉尘状物质与矿物集合体混杂过渡型结构，密度较低。该型 标本数量较多。 2.1.6 F类：大卵石状颗粒与硅酸盐物质混杂型结构。该型标本为孙吴陨石的主体，密度偏 低。该型标本数量最多，约占总数6成左右。? 2.1.7 G类：大卵石状颗粒与富金属硅酸盐物质混杂型结构。金属含量30%～60%，密度较高 。该型标本数量较多。? 以上7种结构类型的标本数量之多寡，是笔者观察手标本所做出的大致估算。? 2.2 内涵丰富? 孙吴陨石构造奇特，结构复杂，其内涵异常丰富，大致有以下5个方面。? 2.2.1 孙吴陨石A型、B型标本应该是无球粒陨石，有些标本颗粒间存在基质，偶尔在其表 层出现的厘米级卵石状球粒又特殊于无球粒陨石。A型富金属显晶质细粒结构标本在无球粒 陨石中当为首见。但它又与B型贫金属标本同现于一个陨石母体，决非行星陨石所能解释。 ? 2.2.2 孙吴陨石D型、E型标本上发现黄褐色微粒～等粒结构。这是一种无杂质极纯净细腻 的粉尘状物质，颗粒直径小于0.2mm。D型标本完全由这种粉尘状物质组成，虽压缩成团块状 ，但仍不够致密坚实，用指甲即能抠出粉尘。标本有着完整的熔壳，可以排除陨石坠地后地 面物质填入陨石体的可能性。E型标本的结构则显示出这种微粒物质团块在特定的宇宙环境 中与其他矿物集合体融会结合的过渡类型。黄褐色微粒－等粒粉尘状宇宙物质出现在孙吴陨 石上，对判断其陨石属性具有重要的意义。? 2.2.3 孙吴陨石的F型、G型标本的卵石状颗粒与基质具有胶结的碎屑结构特征，与球粒陨 石相去甚远。不同之处在于球粒陨石中的球粒是宇宙中固化了的硅酸盐熔滴，圆化程度高， 球粒大小在1mm左右(也有厘米级球粒)；而孙吴标本卵石呈碎屑颗粒特征：分选性差。呈椭 球体或长扁球体，有的为不规则体，存在被磨损圆化的棱角。卵石颗粒多在数厘米以上，最 大可达7cm。这些卵石颗粒显然是河流、冰川搬运剥蚀作用下的结果，所以，孙吴陨石中的 这类标本应该不是球粒陨石。会不会就是地球上的碎屑沉积岩呢？显然更不是。因为，①卵 石状颗粒的矿物组成非常丰富，包括：石英、辉石、长石、钙长石、白云母、黑云母、橄榄 石、多种色彩的贵橄榄石、玉髓和有多层同心环图像的玛瑙，有些卵石的矿物成分尚无法确 定。这远远超出碎屑沉积岩的碎屑成分不超过3～5种的标准范围；②卵石状颗粒在标本岩石 中所占的比例在10%～50%之间，小于基质所占的比例；而碎屑沉积岩中碎屑颗粒所占比例要 ＞50%，基质所占比例也小于碎屑颗粒。要指出的是，外露在熔壳表面的卵石，上面均呈现 出形状、深浅不等的气印烧蚀坑和烧蚀爆裂花纹，显示出它们来自宇宙的陨石特征。? 2.2.4 孙吴陨石大部分标本(C型、E型、F型、G型)的内部，均或多或少呈现出一些大小不 一的空腔，有的还是层状空腔。空腔壁上有细粒物质附着现象，呈现吸水性特征。从一些标 本残块来分析，有的标本空腔体积可达其自身体积的一半以上。这种极特殊的构造在目前已 发现的各类型陨石中是不存在的，也违反了行星陨石致密物质结构的常理。? 2.2.5 由于上述种种特征，孙吴陨石手感比重普遍偏低。占多数的F型、E型、B型、D型标 本，手感密度比重仅为3～4，低于石陨石(约为4～5)；而C型标本的手感密度比重为7～9， 也比铁陨石(＞10)要低；G型与A型标本的比重也低于石铁陨石。总体看来，孙吴陨石的密度 比重要低于石陨石。质量小、密度低使孙吴陨石成为陨石中的另类。? 3 结论? 综上所述，孙吴陨石无论是从矿物——岩石学特性，还是从化学组成、结构来看，均与已知 的陨石特征相距甚远，它显然不是来自小行星带或行星，而只能来自于宇宙中一种质量小、 密度稀疏而且结构复杂的天体。那么，有没有这种神秘的天体呢？答案是肯定的，这就是彗 星。彗星是宇宙中一种质量较小的天体，绝大部分质量集中在彗核部分，已知彗核的平均密 度在1g/cm?2左右。由于人类目前尚无法窥见彗星的真实面貌，所以科学界对彗核的结构、 构造众说纷纭，有“沙砾模型”说、“致密核模型”说、“冰冻团块模型”说(脏雪球)等等 ［3］。总之，彗星体应该是由宇宙尘(宇宙尘埃)、具有一定结构构造的矿物集合体( 包括太空沙砾)和固态水以及各种气体凝固而成的冰块等物质拼凑而成的聚合体。密度小而 松散，结构复杂无序是彗核物质结构的特征。如果把彗星的这种特征与孙吴陨石加以对照， 我们就会发现它们竟是如此相像，如此吻合！从彗星的角度来解释孙吴陨石，一切将显得合 情合理。? 3.1 孙吴陨石的粉尘状物质结构? 孙吴陨石D型、E型标本上发现的粉尘状物质是颗粒直径小于0.2mm的微粒－等粒结构，似曾 相识。2005年，美国航天局在对“坦普尔1号”彗星执行“深度撞击”任务之后发现彗核表 面是细粉状物质，撞击后释放的物质颗粒比细沙还小，更像是滑石粉。这说明，这种像“滑 石粉”一样的物质应该就是宇宙尘，它是彗星物质结构的主要成分之一。月球和火星的表面 也有粉尘状物质存在，但有所不同。已知月球月壤中月尘的颗粒直径小于1mm，大于宇宙尘 ??［4］?。而孙吴陨石上的微粒粉尘状物质的特征与宇宙尘相一致，应该是彗星的组成 物质——宇宙尘。? 3.2 孙吴陨石大卵石状颗粒的结构? 孙吴陨石中F型、G型标本中呈现大卵石状颗粒，其物质结构明显有别于球粒陨石中的球粒， 表现出沉积岩中陆源碎屑砾岩的某些特征，但又有区别。这类标本应该来自于地球自然环境 相类似的行星。在行星遭受外来天体的巨大撞击后，岩石碎块逃逸行星的引力，其中的一些 岩石碎块后来为彗星俘获并成为其组成部分。? 3.3 孙吴陨石中的空腔现象? 孙吴陨石中普遍存在的空腔现象应该是彗核内外大量存在的冰块的“栖身之地”。当彗星体 在陨落过程中或坠地后，这些冰块挥发逸出后形成空腔。在标本空腔的腔壁上所呈现出的吸 水性特征证实了这一现象。? 种种现象已证明，孙吴陨石确实是宇宙中拼凑而成的聚合天体。它的A型、B型和C型标本的 显晶质细粒结构和金属团块结构具备岩浆岩的特征(在A型、B型标本中偶尔出现的卵石颗粒 ，应为彗星体内不同质地的岩石在混杂融合过程中有卵石颗粒闯入无球粒石体中而成。这与 E型标本成因相同)；而F型、G型标本的卵石状颗粒结构则具有沉积岩特征；代表着宇宙尘 的D型和与矿物体交汇过渡的E型标本以及无处不在的冰块空腔体充斥其间——彗星已经通过 在黑龙江省孙吴县溅落的残块实体，将它真实的面貌呈现在我们面前。? “差距如此之大，以致许多人认为这不是真的陨石。它完全不符合我们对石质陨石的理解。 我们不得不重新开始思考。”这是美国布朗大学地质学教授舒尔茨率研究小组对2007年9月1 5日坠落在秘鲁南部的一块降落陨石所作的观察后发出的感慨??［5］?。的确，人类对宇 宙奥秘的探索是永无止境的。孙吴彗星陨石的发现为我们研究太阳系中的神秘天体提供了宝 贵的机会。

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1 陨石标本的特征——珍贵的资料，学习了。

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